陸軍原子力発電計画

• SM-1：2MWの電気。バージニア州フォート・ベルボア。1957年4月8日に臨界を迎えた（シッピングポート原子炉の数ヶ月前）。米国で初めて電力網に接続された原子力発電所。フォート・ベルボアの発電ではなく、主に訓練と試験に使用された。この発電所はアメリカン・ロコモティブ・カンパニー（1955年にALCOプロダクツに社名変更）によって設計され、陸軍原子力発電計画の下で開発された最初の原子炉だった。下のSM-1画像ギャラリーを参照。この発電所は三軍合同の訓練施設であり、米海軍と空軍の両方が陸上施設での訓練のために人員を派遣していた（海軍は艦載原子力発電のための別の独立したプログラムを持っており、それは現在も運用されている）。フォート・ベルボアのSM-1と関連訓練施設は、陸上軍事発電所の唯一の訓練施設だった。発電所はポトマック川の水を使って復水器を冷却していた。 SM-1は運用開始から約10年間、知らず知らずのうちにチェサピーク湾の水中にトリチウムを放出していた。これは、トリチウムの低エネルギーベータ崩壊を検出できる最初の検出器システムであるパッカード・トライカーブ検出器が開発されるまで続いた。SM-1の計測機器は固体素子の開発以前のもので、真空管を使用していた。

• SL-1：沸騰水型原子炉、 電気出力200kW、 暖房用熱出力400kW、アイダホ州国立原子炉試験場。臨界到達日：1958年8月11日。SL-1は、沸騰水型原子炉の運転経験を積み、性能特性を開発し、軍の乗組員を訓練し、コンポーネントを試験するために、アルゴンヌ国立研究所によって設計された。コンバッション・エンジニアリング社は、原子力委員会からSL-1の運転契約を獲得し、陸軍の軍の運転員を雇用してプラントの運転を継続した。このBWRは、DEWライン基地に電力を供給するために特別に設計された。

1961年1月3日、原子炉は休暇中の11日間の停止後、再稼働の準備が進められていた。保守作業では、主制御棒を駆動機構に再接続するために手動で数インチ引き抜く必要があった。午後9時1分、この制御棒が突然引き抜かれすぎたため、SL-1は瞬時に臨界状態に達した。わずか4ミリ秒で、発生した巨大な出力サージによる熱で炉心内の燃料が爆発的に蒸発した。核分裂反応によって水が直接加熱され、大量の水が蒸気となった。溶融したアルミニウムが水と反応して水素ガスを生成した。爆発した燃料板、激しい金属と水の反応、膨張する水蒸気が炉心上部の水を押し上げ、圧力波が発生して原子炉容器の上部に衝突した。この力が原子炉容器の蓋に伝わり、容器上部から水と蒸気が噴出した。この極端な水撃作用により、上部遮蔽板、燃料板の残骸、5つの緩んだ遮蔽プラグ、ノズルフランジ、および原子炉容器全体が上方に吹き飛ばされた。後の調査では、26,000ポンド（12,000 kg）の容器が9フィート1インチ（2.77 m）空中に跳ね上がり、天井の橋形クレーンの駆動軸に衝突したと結論付けられた。容器は元の位置に戻り、散乱した破片以外にはほとんど痕跡を残さなかった。 ^{[ 8 ] [ 9 ]}水と蒸気の噴出により、2人の作業員が床に倒れ、1人が死亡、もう1人が重傷を負った。原子炉容器の上部にあった緩んだ遮蔽プラグの1つが、3人目の男性の股間を貫通し、肩から出て天井に押し付けられた。^{[ 9 ]}犠牲者は、陸軍特技兵のジョン・A・バーンズ（27歳）とリチャード・リロイ・マッキンリー（22歳）、および海軍シービー建設電気技師一等兵（CE1）のリチャード・C・レッグ（26歳）であった。^{[ 10 ]}    

後に判明したところによると、原子炉運転員のバーンズが制御棒を持ち上げて事故を引き起こし、シフト監督者のレッグは原子炉容器の上に立っていて、制御棒が天井に突き刺さった状態で倒れた。近くに立っていた研修生のマッキンリーは、後に救助隊によって生存しているのが発見された。3人とも外傷による怪我で死亡したが、原子炉事故による放射線被曝は、彼らに生存の可能性を全く与えなかっただろう。

これは、米国の原子力発電所で発生した唯一の死亡事故であり、原子炉は破壊された。この事故は商業用原子力発電の発展において重要な意味を持ち、後の設計では、燃料棒1本が抜けただけで炉心が臨界状態になるのを防ぐことができた。

• PM-2A: 2 MW の電力と暖房。キャンプ・センチュリー、グリーンランド。^{[ 11 ]} 1960 年 10 月 3 日に最初の臨界に達した。最初の「可搬式」原子力発電炉。部品としてグリーンランドに運ばれ、組み立てられ、運転され、解体され、米国に送り返された。^{[ 12 ]}キャンプ・センチュリーの PM-2A は、アメリカン・ロコモティブ社によって、遠隔地の北極圏でプレハブ部品から原子力発電所を組み立てる能力を実証するために設計された。PM-2A はウラン 235の濃縮度 93% で運転された。^{[ 13 ]}

1961年、SL-1プラントの爆発事故後、AECのゼネラルマネージャーであるアルビン・リューデッケ将軍は、中央制御棒にインターロックが設置されるまで、PM-2Aの起動を一時的に阻止した。インターロックは職員が操作できたが、リューデッケ将軍に最初に通知する必要があった。 ^{[ 14 ]} PM-2Aは、SL-1以外で、中央制御棒が原子炉を単独で起動できる唯一の原子炉だった。

我々は1月8日に、当時停止していたこの原子炉は状況を再検討するまで起動しないという明確な指示を出した。PM-2Aの機構を改造し、単一の燃料棒が臨界状態を自動的に発生させる地点まで上昇しないようにする指示を出す必要があった。^{[ 14 ]}

PM-2Aはキャンプ・センチュリーに3年間電力を供給し、成功を収めた。圧力容器は炭素鋼の中性子脆化の研究にも使用された。この発電所は1963年から1964年にかけて閉鎖された。しかし、原子炉の成功にもかかわらず、アイスワーム計画は実行に移されることはなく、キャンプ・センチュリーは後に放棄された。

• ML-1：最初の閉サイクルガスタービン。最初の臨界は1961年3月30日。設計出力は300kWだった が、達成したのは140kWのみ 。試験運転はわずか数百時間しか行われなかった。ML-1は、軍用セミトレーラー、鉄道貨車、はしけで輸送可能な統合型原子炉パッケージを試験するために、エアロジェット・ジェネラル社によって設計された。この原子炉は1965年に運転停止された。

• PM-1: 1.25 MW の電力と暖房。ワイオミング州サンダンス空軍基地。空軍が所有するこの加圧水型原子炉は、レーダー基地の電力供給に使用されました。最初の臨界は 1962 年 2 月 25 日でした。PM-1 はマーティン社によって設計され、北米航空宇宙防衛司令部 (NORAD) の第 731 レーダー飛行隊に電力を供給しました。この発電所は 1968 年に閉鎖されました。PM-1 はウラン 235 の濃縮度 93% で稼働していました。^{[ 15 ]}

• PM-3A: 1.75 MW の電力に加え、暖房と海水淡水化も行う。南極マクマード基地。^{[ 16 ]}海軍所有。1962 年 3 月 3 日に最初の臨界を迎え、1972 年に廃止された。南極マクマード湾に位置する PM-3A は、マクマード湾の海軍航空施設に電力と蒸気暖房を供給するためにマーティン社によって設計された。PM-3A は、ウラン 235 の濃縮度 93 パーセントで稼働した。

PM-3A（ポータブル、中出力、第3世代）は、南極のマクマード基地に電力を供給するために設置された発電所です。1970年から1971年にかけて、世界記録の発電量を達成しました。固体素子を使用した最初の陸上発電所の1つでした。PM-3Aは陸軍によって運営されたのではなく、米国海軍の陸上電力部門であるNAVFAC（海軍施設技術コマンド）の管轄下にありました。人員の大部分は海軍でしたが、PM-3Aは陸海空三軍の駐屯地でした。発電所は空冷式で、凝縮器とファンユニットはグリコールを使用していました。廃熱は真空フラッシュ蒸留による海水淡水化にも使用されました。原子炉は地中に埋設されたタンク内に設置されていました。

この工場は火災や冷却液漏れなど、数多くの問題に見舞われた。1972年9月に閉鎖された。^{[ 17 ] [ 18 ]}廃止後、工場は分割され、埋め立てのため米国へ運ばれた。タンク周辺の土壌は放射能汚染されていたため、これも除去され、カリフォルニア州ポートヒューネメ海軍基地へ運ばれ、アスファルト舗装に混ぜ込まれた。

• SM-1A: 2 MW の電力と暖房。アラスカ州フォート・グリーリー。最初の臨界は 1962 年 3 月 13 日。SM-1A はALCO Productsによって設計され、陸軍原子力発電プログラムの下で開発された最初のフィールド施設でした。この場所は、北極圏の遠隔地での建設方法を開発し、遠隔地での燃料油システムと比較した経済性を研究するために選ばれました。このプラントは 1972 年に閉鎖されました。SM-1A はウラン 235 の濃縮度 93% で稼働していました。2022 年に陸軍工兵隊は SM-1A の廃止措置と解体に関する第 1 段階の契約を授与しましたが^{[ 19 ]}、契約の異議申し立ての後、2023 年に別の請負業者に割り当てられました。廃止措置の総費用は 2 億 4300 万ドルと見積もられました。^{[ 20 ]}

• MH-1A：10MWの電力に加え、隣接する基地への淡水供給。リバティ船を改造したバージ（推進システムなし）であるスタージスに搭載され、パナマ運河地帯に係留された。1967年1月24日、フォート・ベルボア（ポトマック川沖のガンストン湾）で最初の臨界を迎えた。8基のプラントの中で最後に永久に運転を停止した。MH-1Aはマーティン・マリエッタ社によって設計された。1968年から1977年までパナマ運河のガトゥン湖に係留されたままで、その後フォート・ベルボアに曳航されて廃止措置が取られた。この原子炉は4～7%の低濃縮ウラン（LEU）を使用した。1978年にSAFSTORのためにジェームズ川予備艦隊に移された。 MH-1Aには、フォート・ベルボアのUSAERG訓練部門に設置された精巧なアナログコンピュータ駆動シミュレーターがあった。MH-1Aシミュレーターは1980年代初頭にメンフィス州立大学原子力研究センターが入手したが、修復も運用復帰もされなかった。解体は2019年3月に完了した。^{[ 21 ]}

• MM-1: 約2.5 MWの電気、構想はされたが建設されなかった。「軍用小型原子炉」として構想された。トラック搭載型の液体金属冷却原子炉で、起動と停止時間が短い。放射線から作業員を保護するために、地球の遮蔽や立ち入り禁止区域は不要。原子炉炉心には、800万ポンド以上のガソリンに相当するエネルギーが含まれている。より高い電力密度が想定されており、その出力は、発電所が同等の出力のディーゼル発電機よりも初めて軽量になることを意味していた。当初は基地や野戦作戦への電力供給を目的としていたが、このプログラムは陸軍の「エネルギー貯蔵庫構想」に移行し、合成燃料の生産を調査することになった。原子炉と関連トレーラーは、戦車、トラック、装甲兵員輸送車、航空機用の液体燃料を生産し、脆弱な石油物流サプライチェーンを大幅に削減する。関連トレーラーは、化学変換プロセスを用いて、原子炉の廃熱エネルギーを、空気や水に普遍的に存在する元素（水素、酸素、窒素、炭素）を使用して有用な燃料に変換し、メタノール、液体水素、および／またはアンモニアを生成する可能性がある。